芋抗重茬種植技術應用效果

郭文琦， 李春宏， 張培通， 殷劍美， 金林， 王立， 蔣璐， 韓曉勇

(江蘇省農業科學院 經濟作物研究所，江蘇 南京 210014)

江蘇省芋種植歷史悠久，常年種植面積1.333萬hm2左右，產品以優質口感而聞名，是我國優質芋主產區之一[1-3]。近年來，隨著芋產業的不斷升級，及芋省工化、機械化種植技術應用，促進了主產區優質芋規模化種植不斷擴大。由于產區相對集中，規模化種植農戶以流轉土地發展芋生產，芋田每年輪換種植難度很大，迫切需要芋抗重茬種植技術，由于優質芋不耐重茬，芋重茬問題成為限制該地區芋產業升級轉型和可持續發展的關鍵技術問題。重茬種植主要導致芋土傳病害加重、土壤營養失衡以及前茬的自毒作用等，抑制芋生長發育，降低植株體內營養水平，病害發生風險增大，造成產量下降[4]。江蘇省農業科學院經濟作物研究所團隊開展了芋重茬機理研究工作，集成組裝形成芋抗重茬種植技術，現將該技術的試驗效果總結如下，以便為該技術的推廣應用提供依據。

1 材料與方法

1.1 供試材料

試驗于2019—2020年在江蘇省農業科學院六合實驗基地進行。供試土壤為馬肝土，有機質為15. 94 g·kg-1，土壤堿解氮為98.55 mg·kg-1，有效磷為15.21 mg·kg-1，速效鉀為111.32 mg·kg-1。供試芋品種為靖江香沙芋。

1.2 處理設計

試驗分別在連作3 a、連作2 a和頭茬種植三個茬口，設置抗重茬技術管理和常規管理(對照)。小區面積60 m2，重復3次。

常規管理按優質芋起壟覆黑膜高效種植技術規程進行，主要措施：1)4月4日播種，種芋用1∶1的阿米西達與多菌靈500倍液浸種滅菌；2)基肥和膨大肥施用芋專用有機復混肥，用量分別為7 500和1 500 kg·hm-2；3)種植行距60 cm，株距33 cm，密度4.65萬株·hm-2。

在常規管理措施的基礎上，抗重茬技術管理的主要措施：1)前茬芋收獲后，將田間殘株清除干凈，種植前用100 g·m-2石灰氮土壤滅菌，控制土傳病害；2)種芋用海藻精拌種，補充苗期中微量元素；3)幼苗期沖施具有促根作用的沖施肥，促進根系生長；4)膨大期沖施海藻精，補充膨大期中微量元素。

1.3 測定指標

1.3.1 芋生長發育及產量

分別于芋發棵期(7月22日)、膨大初期(8月12日)、膨大后期(9月25日)進行生長發育調查。每個處理每次連續選取代表性芋植株5株，調查綠葉面積、植株鮮重、芋塊莖鮮重。收獲期測定各處理單株子芋數、單株子芋重、單個子芋重，計算產量。每次調查后將樣品105 ℃殺青，65 ℃烘干至恒重，植株樣品粉碎保存，用于測定養分和品質指標。

1.3.2 芋營養元素和品質指標

采用硝酸消解，電感耦合等離子體質譜(ICP-MS)測定鈣、鐵元素含量；根據《食品安全國家標準 食品中蛋白質的測定》(GB 5009.5—2016)，采用硫酸-催化劑消解，凱氏定氮法測定芋塊莖氮含量,再乘以系數6.25,為塊莖蛋白質含量；根據《食品安全國家標準 食品中淀粉的測定》(GB 5009.5—2016)，以干樣采用碘化鉀反應法測定淀粉含量；采用蒽酮法測定可溶性糖含量[5]。

1.4 數據分析

采用Excel軟件進行數據處理，用SPSS11.0軟件進行數據統計分析。

2 結果與分析

2.1 對芋產量、品質的影響

2.1.1 產量及其構成

由表1可見，與頭茬芋相比，常規管理連作2 a和連作3 a芋產量均降低，降低幅度分別達13.1%和21.1%。與芋常規管理相比，在連作3 a、連作2 a和頭茬芋應用抗重茬技術管理均使單株子芋重、單株子芋個數、子芋產量顯著提高；應用抗重茬技術管理以連作2 a芋產量提高幅度最大，為12.3%，連作3 a、頭茬分別提高6.4%和4.3%。連作2 a和連作3 a芋應用抗重茬技術管理后，子芋產量達到常規管理頭茬芋的97.5%和84.0%。這表明芋抗重茬技術管理應用的增產效果明顯，尤其連作2 a的增產效果更好，重茬年限越長增產效應越弱。

表1 抗重茬種植技術對芋產量的影響

2.1.2 品質指標

由表2可見，與頭茬芋相比，連作2 a和連作3 a芋塊莖中可溶性糖含量升高，淀粉含量和蛋白質含量均降低。與芋常規管理相比，應用抗重茬技術管理使芋塊莖中可溶性糖含量和蛋白質含量提高，淀粉含量降低。

表2 抗重茬種植技術對芋品質指標的影響

2.2 對芋生長發育的影響

2.2.1 綠葉面積

由圖1可見，與頭茬芋相比，重茬種植芋綠葉面積降低，且重茬年限越長，降低幅度越大，發棵期、膨大初期、膨大后期綠葉面積連作2 a芋分別降低7.4%、11.0%和5.7%，連作3 a芋分別降低26.1%、22.3%和6.7%。應用抗重茬技術管理使芋綠葉面積明顯提高，連作3 a在芋發棵期、膨大初期和膨大后期分別提高4.8%、7.5%和3.8%，連作2 a分別提高15.0%、14.5%和3.8%，頭茬分別提高11.9%、10.9%和4.5%。

圖1 抗重茬種植技術對芋綠葉面積的影響

2.2.2 芋植株鮮重

由圖2可見，與頭茬芋相比，重茬種植芋植株鮮重降低，且重茬年限越長，降低幅度越大，連作2 a芋地上部鮮重在發棵期、膨大初期、膨大后期分別降低9.6%、9.1%和10.7%，膨大后期塊莖鮮重降低7.3%；連作3 a芋地上部鮮重分別降低24.3%、21.1%和16.3%，塊莖降低18.1%。應用抗重茬技術管理使芋植株鮮重提高，連作3 a芋地上部鮮重在發棵期、膨大初期、膨大后期分別提高6.2%、13.3%和2.6%，膨大后期塊莖提高9.7%；連作2 a分別提高13.4%、7.5%和10.1%，膨大后期塊莖提高6.2%；頭茬分別提高7.2%、7.8%和5.2%，膨大后期塊莖提高7.5%。

2.3 對芋養分吸收的影響

由圖3可見，重茬種植降低了芋植株中鈣、鐵含量，且重茬年限越長，芋植株中鈣、鐵含量越低。應用抗重茬技術管理提高了重茬種植芋植株地上部和塊莖中的鈣、鐵含量。

圖3 抗重茬種植技術對芋鈣和鐵含量的影響

3 小結與討論

3.1 芋抗重茬種植技術對重茬芋的增產提質效應

本團隊在借鑒其他作物抗重茬種植經驗的基礎上[6-13]，應用土壤處理、苗期促根、補充中微量元素、施用抗重茬專用肥等關鍵技術，集成了芋抗重茬種植技術。通過在連作2 a的芋田試驗應用，芋產量可達到常規管理頭茬芋的97.5%，表現出對重茬種植芋明顯的增產提質效應。但對不同重茬年限的芋田試驗結果卻表現出重茬年限越長，該技術的增產效應降低，應用該技術連作3 a芋產量僅達到常規管理頭茬芋的84.0%，增產作用大幅降低，增效空間大大縮減，因此，該項技術僅適宜于在連作2 a的芋田應用，重茬種植3 a，種植風險將會大幅增加，有必要及時安排輪作換茬，以免造成較大損失。

3.2 芋抗重茬種植技術對重茬芋生長發育的促進效應

作物重茬種植導致土壤自毒物質積累、土壤微環境惡化進而導致植株生長發育受阻，病害加重，產量品質降低[14-17]。在本試驗中，重茬種植明顯抑制了芋的生長發育，芋綠葉面積和植株鮮重大幅降低，芋田疫病等主要病害發生加重。芋抗重茬種植技術包括了石灰氮土壤滅菌技術、種芋滅菌處理、苗期增施具有促根作用的氨基酸沖施肥和抗重茬專用肥等技術措施，本試驗應用該技術有效控制了重茬芋病害的發生，并促進了重茬種植芋的生長發育，綠葉面積和植株鮮重大幅提高，提高了芋的產量品質，消減芋重茬障礙的作用明顯。此外，盡管該項技術有效控制了重茬種植芋土傳和種傳病害的發生，但還應注意加強重茬芋全生育期病害的綠色防控，避免大面積病害發生。

3.3 芋抗重茬種植技術對重茬芋鈣、鐵元素的補充效應

作物對營養元素的偏向性吸收是導致作物連作障礙的重要原因，根據作物元素偏向性吸收的特點補充供應特定元素是消減重茬障礙的重要措施。已有研究[3]證實，芋對土壤中鈣和鐵元素具有偏向性吸收特點，芋種植后土壤中鈣、有效鐵含量降低。本研究也發現由于芋根系吸收功能的降低和對鈣、鐵元素的偏向性吸收等因素，重茬種植芋植株中鈣、鐵元素含量降低。芋抗重茬種植技術通過中微量元素肥(海藻精)拌種、追施等方式補充芋鈣、鐵等中微量元素，消減重茬障礙影響。對該技術應用表明，重茬種植芋營養體和塊莖中鈣、鐵含量均有明顯提高，這也說明通過補充中微量元素肥料在一定程度上可以彌補重茬種植芋對鈣、鐵元素吸收的不足，進而促進重茬芋的生長發育。

綜上所述，應用芋抗重茬種植技術，可促進重茬芋對鈣、鐵元素的補充吸收，促進芋生長發育，進而提高產量品質，消減重茬障礙作用明顯。芋重茬種植3 a，抗重茬種植技術對芋重茬障礙的消減作用大幅下降，種植風險加大。盡管該技術可有效消減芋重茬障礙，但仍有必要利用芋田冬季空閑期，充分挖掘適宜芋的搭茬作物，探索經濟高效消解芋重茬障礙的方式，同時提高芋田的周年種植效益。